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NC HVVF系列高压变频装置在长岭石化的应用


引言

        在高压变频领域,国产变频器经过多年的发展,已经在市场上站稳了脚跟,在国内市场占据了较大份额。国内市场电压等级以6kV、10kV居多,电压源型单元级联结构的高压变频器具有其独特的优势。

        目前,在炼油生产装置中,高压机泵的驱动电机大多采用工频直接驱动的方式,机泵的设计选型一般裕量都比较大,通常采用节流调节的方案,消耗的电能在整个生产中所占比重较大,具有较大的节能空间,为了降低运营成本,有必要采用高效、节能的运行调节方案。

        本文主要介绍上海能传电气有限公司的NC HVVF系列高压变频器在中国石油化工股份有限公司长岭分公司100万吨/年催化柴油加氢转化装置进料泵的应用情况。

图1:长岭石化厂区图

长陵石化厂区图

NC HVVF系列高压变频器简介

NC HVVF系列高压变频器是上海能传电气有限公司推出的高性能高可靠性传动产品。采用电压源型单元级联的拓扑结构,具有超强的抗电网波动能力、输入输出谐波低、低电压穿越、电机参数自测定和在线辨识、高性能矢量控制算法、特有的抗干扰技术、转速测量4倍频技术、转矩响应快等功能。

NC HVVF系列高压变频器采用高-高结构,输出无需任何升压装置,完全满足稳定性、可靠性要求高的应用场合。具有如下特点:

  • 单元串联多电平结构,多脉冲整流,多电平输出,输入输出谐波符合并优于IEEE519-1992及GB/T14549-93标准对电压失真和电流失真最严格的要求;

  • 无速度传感器矢量控制,带电机参数自测定功能;

  • 主控平台系统硬件采用基于DSP+FPGA+ARM的三核控制系统平台,高性能,高可靠性,超强运算能力;

  • 内置PLC,可扩展输入输出,内含工艺量PID闭环控制功能;

  • 故障自动复位功能,转速跟踪再启动功能;

  • 控制系统和功率单元开机自检及运行过程实时检测;

  • 标配支持Ethernet、Modbus、CAN、Profibus等多种总线协议,可实现与大部分自动化网络通讯的连接;

  • 共振频率回避功能,三组临界速度可设;

  • 功率单元采用光纤信号传输,抗干扰能力强;

  • 整套系统在出厂前进行72小时满载测试;

  • 变频器对输出电缆长度无任何要求,电机不会受到共模电压和du/dt的影响;

  • 可驱动异步电机和同步电机;

  • 具有安全完整性(SIL)认证和CE认证。


高压变频器1

NC HVVF高压变频器外观图示

NC HVVF系列高压变频器在长岭石化催化柴油加氢转化装置进料泵的应用

        本项目为中石化长岭分公司100万吨/年催化柴油加氢转化装置进料泵电机的变频节能改造项目。电机为普通三相异步电动机,调节范围为5~50Hz,变频器实现按电机的工艺运行调速,并实现电机的平稳启动,启动电流控制在额定电流以下,同时变频系统具备本地和远方两地操作。

        在石化行业的用电设备中机泵是主要能耗设备之一,传统的驱动方案只能在工频下定速运行,通过节流的方式来进行流量调节,存在严重的能量损耗。有的也采用液力耦合器进行调速,但节能效果也不是很显著,一般液力耦合器正常工况的转速比在0.95以上时可获得较高的效率,因此采用变频调速技术是提高低负荷下运行效率的较优选择。下表为采用液力耦合器、高压变频器时轴功率比率、电动机输入功率比率及损失率概算表格:

    表

        上海能传电气有限公司为本改造项目提供了完整的高压变频解决方案,变频装置均采用自动工频旁路的方案,即在变频器故障或检修的时候,可以利用备用工频启动、运行的方式拖动负载,进而保证生产的连续性,具体的单套系统方案图如下:

图4:变频系统单线图

变频系统单线图

本方案可实现的主要功能:


  • 满足现场风机、水泵的运行工艺要求;

  • 采用变频平滑启动,可以避免了对电网和电机的冲击,延长电机的使用寿命;

  • 实现节能降耗,提高机泵的运行效率,降低企业的运营成本;

  • 配置的自动工频旁路备用方案,可以实现变频故障及检修时的应急使用。


下图为现场的设备图片:


图5:NC HVVF高压变频器现场照片

NC HVVF高压变频器现场照片

结束语

        NC HVVF系列高压变频器采用电压源型单元级联拓扑结构,直接高压输入,直接高压输出,高压变频器和电机之间无需任何升压装置,具有系统可靠、效率高等特点。

        在目前国际能源价格节节攀升的紧张局面下,由于传统机泵的运行方式消耗大、效率低、工艺落后,因此节能调速改造势在必行。生产实践和经济性分析表明,在对生产过程中运行负荷经常低于设计负荷的负载,采用变频节能改造,不但可以节约电能,提高经济效益,而且可以实现负载的软起、软停功能,减少对设备的冲击,延长使用寿命,因此在此领域中的变频应用及改造意义重大。

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